ADAPTATION DU PROCESSUS DE FERMENTATION AUX · PDF file ADAPTATION DU PROCESSUS DE...

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  • ADAPTATION DU PROCESSUS DE FERMENTATION AUX CONTRAINTES LOCALES: APPLICATION AU

    CACAO DU SAMBIRANO DE MADAGASCAR Jean-Jacques Rakotomalala, Fabrice Davrieux, Sophie Assemat, Noro Lantosoa Raherinandrasana, Ivan Staub, Frédéric Descroix

  • Le cacao de Madagascar est reconnu (ICCO) comme cacao fin, et donne un chocolat fruité et aromatique

    La production (4000-6000 tonnes) est concentrée dans la vallée du Sambirano.

    Une grande partie de la production provient de petits producteurs avec de faibles quantités de cacao frais et pas d'installation optimisée pour la fermentation.

    Cette situation conduit à une absence ou à une mauvaise fermentation du cacao

    Hors, la fermentation est l’étape clé dans le développement des arômes

    L'objectif principal de cette étude était d'adapter la fermentation du cacao aux contraintes locales

     faible volume de cacao frais  pas d'installation adaptée pour la fermentation

    En effet, c’est au cours de la fermentation que les réactions enzymatiques et biochimiques au cœur de la fève donnent naissance aux précurseurs d’arômes.

  • La fermentation du cacao

    Pulpe (80% eau, acide citrique, pectines et sucres (13% glucose)

    Fermentation anaérobie : Glucose Ethanol

    Fermentation aérobie : Ethanol Acide acétique

    Cotylédons (protéines, polyphénols, matière grasse, eau, sucres complexes)

    Mort du germe Réactions enzymatiques et biochimiques Dégradation des protéines (protéolyse) Acides aminés NH3 Décomposition des sucres complexes en sucres simples Polymérisation des polyphénols (tanins)

    Les fermentations alcoolique et acétique ont lieux dans la pulpe, et s’accompagnent d’un dégagement de chaleur important.

    C’est cette chaleur due à la dégradation de la pulpe (en jus) qui augmente la perméabilité du cotylédon facilitant l’entrée d’acide acétique et les réactions enzymatiques et biochimiques.

  • Température

    °C

    A E R O B I O S E

    Ethanol Acide acétique

    Bactéries acétiques

    + 496 Kj

    144 120 96 72 48 24 0

    temps en heures

    Mise en

    fermentation

    20

    30

    40

    50

    10

    Levures Sucres Ethanol

    + 93 Kj

    ANAEROBIOSE

  • La fermentation du cacao : Madagascar

    Dans les plantations industrielles de la région d’Ambanja dans le Sambirano (plantation Akesson Organique), les fermentations sont réalisées dans des caisses en bois de 1 m3 disposées en cascade afin de faciliter les brassages.

    La fermentation est conduite sur 6 jours (144 heures) avec 3 brassages : à 48 heures, 96 heures et 120 heures

     l’absence d’infrastructure (routes et bâtiments)  la taille des exploitations (familiales, quelques cacaoyers), ce qui

    conduit à de petits volumes.  Le manque d’organisation (coopératives)  Le manque de moyen en matériel de fermentation

    En milieu paysan et particulièrement dans le nord Sambirano, le cacao produit est majoritairement mal ou peu fermenté, ceci étant du :

    D’où la nécessité de mettre à disposition des paysans des protocoles de fermentation simples avec les matériaux à disposition.

    Afin d’assurer une bonne fermentation de petits volumes de cacao et donc une qualité supérieure du cacao du Sambirano.

  • • 80 échantillons de cacaos, prélevés sur 2 fermes de la plantation Akesson Organic (Ambaja, Sambirano, Madagascar), ont été fermentés dans des conditions contrôlées.

    • Deux groupes ont été distingués en fonction de la couleur des fèves fraîches à la coupe (couleur de la casse) : Claires et Foncées.

    • Par classe de couleur de fèves, 4 récoltes ont été faites, soit un total de 8 récoltes entre le 20 aout et le 20 septembre 2014

    • Pour chaque récolte Les fèves fraîches (~100 kg) ont été fermentées selon

    le plan d’expérience suivant :

    - En sac avec 5, 10 et 20 litres de cacao

    - En bidon avec 5, 10 et 20 litres de cacao

    - En bidon isolé (feuilles de bananier) avec 5, 10 et 20 litres de cacao.

    A chaque récolte un échantillon témoin, correspondant à la couleur de la récolte, a été récolté puis mis à fermenter (en filet) dans les conditions industrielles (en caisse en bois en cascade, de 1 m3) au sein de la masse de cacao issue de la même parcelle

    Matériel et méthodes

  • Matériel et méthodes Les 80 échantillons individuels correspondent donc à :

    (8 récoltes X 3 types de fermenteurs X 3 volumes) + 8 témoins

    Enfin, les échantillons d’un même essai (couleur/fermenteur/volume) ont été regroupés en lot

    En fin de fermentation les échantillons ont été séchés au soleil afin de ramener la teneur en eau à moins de 8%. Puis chaque échantillon a été trié manuellement pour retirer les corps étrangers, les fèves abimées et les fèves plates.

    Au final 20 lots de cacao (18 lots expérimentaux + 2 témoins) d’environ 5 kg ont été constitués puis analysés.

  • Suivi des fermentations individuelles

    • La température de fermentation a été enregistrée (Thermo boutons) toutes les 2 h. • Le rendement de chaque fermentation a été calculé entre poids frais et poids sec.

    Evaluation du niveau de fermentation de chaque lot

    • Cut test, (sur 300 fèves) afin de déterminer le % de fèves violettes, 1/2 violettes, brunes, à casse claire, moisies, germées et attaquées par des insectes.

    • Mesure des coordonnées trichromatiques (L, a, b) réalisée sur poudre à l’aide d’un chromamètre (Minolta).

    • Analyse spectrale dans le proche infrarouge des poudres de cacao. • Quantification, sur la base des spectres PIR, des teneurs en matière grasse,

    polyphénols, purines, protéines, eau et azote ammoniacal. • Analyse sensorielle descriptive par un jury expert des chocolats préparés à partir des

    fèves.

    Matériel et méthodes

  • Résultats : Profils de températures de fermentation

    essai Minimum Maximum Amplitude Moyenne S5 25.9 43.6 17.7 32.6

    S10 26.1 49.2 23.1 36.7 S20 25.6 48.4 22.8 37.6 B5 25.9 41.0 15.2 32.2

    B10 25.4 45.5 20.2 35.0 B20 25.7 48.8 23.1 38.2 Bi5 26.1 47.3 21.1 40.1

    Bi10 25.2 48.8 23.6 40.2 Bi20 26.0 48.3 22.3 39.6

    Témoin 26.1 48.4 22.4 40.3

    Moyenne : 37.3 °c Maximum moyenne : 46,9°c ∆T moyen : 21.2°c

  • Classification Hiérarchique Ascendante

    Entrée : profils des températures

    (moyennes par lots et couleurs fèves)

    3 classes : C1 (Témoin, Bi20, Bi10, Bi5, B20, Sac20) C2 (B10, sac10) C3 (B5, Sac5)

  • Résultats : Cut test et coordonnées trichromatiques

    Fèves ardoisées (pas de fermentation)

    Fèves moisies (mauvais séchage, mauvais stockage)

    Fèves violettes (fermentation insuffisante) Fèves germées Fèves mitées

    Fèves pourries

    Fèves noires

    Fèves endommagées Fèves brisées, Brisures, Coques Fèves plates

    Fèves à odeur de fumée (hammy) Fèves à goûts étrangers

    Les défauts du cacao

  • Résultats : Cut test et coordonnées trichromatiques

    L a b fèves violettes Casse claire Fèves brunes S10 46.22 a 11.67 a 13.02 a 23% a 16% a 61% a S5 47.45 a 11.70 a 12.40 a 27% a 12% a 61% a B5 42.01 a 11.83 a 10.96 a 22% a 15% a 61% a S20 41.01 a 13.62 a 10.22 a 22% a 10% a 68% a

    T 39.58 a 11.67 a 12.52 a 11% a 10% a 79% a Bi10 37.21 a 12.96 a 10.95 a 16% a 12% a 71% a B10 40.34 a 11.03 a 10.53 a 23% a 10% a 67% a B20 38.36 a 11.38 a 11.89 a 20% a 10% a 70% a Bi20 38.83 a 14.37 a 9.77 a 15% a 6% a 79% a Bi5 39.18 a 10.60 a 11.77 a 20% a 7% a 73% a

    Pr > F 0.525 0.178 0.641 0.251 0.449 0.021 Significatif Non Non Non Non Non Oui

    Anova 1 facteur (type de fermenteur) test Newman-Keuls (SNK) / Analyse des différences entre les modalités avec un intervalle de confiance à 95%

    Pas de fèves ardoisées, moisies ou germées

  • Résultats : Composition chimique

    Azote ammoniacal (NH3)

     Signature dégradation des protéines  Augmente avec le niveau de fermentation

    Polyphénols du cacao

     Signature des réactions de condensation  Diminuent avec le niveau de fermentation

  • Résultats : Composition chimique

    NH3 test de Dunnett : Analyse des différences entre la modalité témoin et les autres modalités (IC à 95% )

    Quelque soit le type de fermenteur pas de différences significatives avec le témoin pour la teneur en NH3 finale

    La teneur moyenne en NH3 pour des cacaos fermentés de Madagascar est de 300 ppm

    La teneur moyenne observée est de 260 ppm

    Polyphénols test de Dunnett : Analyse des différences entre la modalité témoin et les autres modalités (IC à 95% )

    Quelque soit le type de fermenteur pas de différences significatives avec le témoin pour la teneur en polyphénols finale

    La teneur moyenne (1.2 mg/g) finale corresponds à des cacaos bien fermentés

  • Résultats : Analyse sensorielle

    9 juges experts 3 répétitions par produit

  • Résultats : A